激光超声因其非接触、频带宽、多模态等特点,在材料无损检测方面得到了广泛研究。本课题旨在探索脉冲激光作用于皮肤产生超生波的机理,设计实验系统用于实时观察超声振动。从激光与生物组织的相互作用原理入手,讨论了常见的光声类型,并分析了用脉冲激光激发超生波的理论依据。由于皮肤组织结构特性非常复杂,传统的解析法难以精确求解脉冲激光与生物组织的作用过程,本课题采用有限元数值模拟的方法,解决了二者的相互作用机理。随着电子计算机技术的发展,有限元法的理论和应用都得到迅速、持续不断的发展,已成为工程分析中的有力工具。以各种不同的变分原理为基础的有限元法可以应用于各种连续介质问题和几乎所有的场问题。为此,本文在考虑到皮肤有关特性的基础上,用有限元方法数值模拟了呈高斯分布的激光脉冲与皮肤的相互作用,建立了热弹条件下瞬态温度场分布及超声波产生和传播的双层各项同性的有限元模型。在有限元仿真过程中,采取顺序耦合的间接方法,先求出因高功率脉冲激光照射产生的瞬态温度场,得到节点温度作为结构分析的温度体载荷,进一步求出瞬态的结构应力分析,从而得到超声波的传播特性变化曲线。本课题仿真了不同激光脉冲宽度和光束半径对产生的超声波的影响,得出了一些有意义的结论,为实验研究提供了定性的理论基础。最后,给出了激光超声的实验系统方案。针对激光超声灵敏度非常低的特点,设计出了利用线光源的激发装置和线偏振外差干涉仪的接收系统。接收到的光电信号其实是一种调相信号,为实时观察超声振动情况,利用了锁相环解调技术。